引子
該文主旨是回顧500年來的科學技術發展並展望它的未來。16至17世紀是科學革命的時代。在文藝復興和宗教改革的思想環境下，通過復活古希臘科學傳統,理論思維與工匠實踐相結合，新的宇宙觀和方法論被創立。這不僅為自然理論和技術原理的形成提供了基礎，同時也為社會變革準備了思想武器。
18世紀是技術機械化和人類理性化的世紀。由於牛頓科學思想和洛克哲學思想的傳播，英國的工業革命、法國的政治革命和德國的哲學革命相繼發生。這些革命思想的傳播和相互影響，為19世紀科學的迅速發展提供了思想的和社會的條件。
19世紀是科學理論化和技術科學化的世紀。熱力學、電動力學、化學原子論和生物進化論，使物理科學和生物科學的發展都進入理論科學的時期,從而使技術成為"科學的"技術。因而也使關係模式發生從"生產→技術→科學"向"科學→技術→生產"的歷史性轉變。20世紀是大科學和高技術的世紀。世紀之初誕生的量子論和相對論的發展和相互影響，使物理學成為整個科學的基礎。科學原理的技術運用幾乎使全部社會生活科學化，並且這種運用似乎還遠無止境，以信息技術為主導的高技術革命在形成之中。
20世紀從"小科學"到"大科學"的轉變，意味著科學總體範式的變革,並且在這種變革中科學新類型在悄悄滋長。
今日之科學和技術已成為左右人類命運的重要力量，然而由實驗和數學相結合的自然科學在17世紀被少數學者創立之時，它的價值只為社會上層統治者中間的少數人所認識。到18世紀，這種新的理智方法已為中產階級的自由主義知識階層了解和把握。一般市民階層對科學的關心，是從19世紀開始的。進入20世紀以來更多的人都認識到，科學具有改變人類物質生活和精神生活的巨大能力。當今各國政府都把科學技術作為增強綜合國力和提高國際競爭力的戰略因素加以考慮。對科學認識的這種變化是科學與社會相互作用發展的結果，這是一個歷史過程。
今日之公眾把科學和技術的緊密聯繫看作是不言而喻的，然而在歷史上它們卻是沿著獨立的路徑發展的，在17世紀初有少數人認識到科學和技術兩者可能並應該合作，到18世紀才付諸實踐。此前相當長的歷史時期中，科學對其成果的實際應用漠不關心，技術在沒有科學幫助的情況下發展，而且當技術能夠從科學得到助力時卻不只一次地嘲笑了科學。
今天我們必須把科學理解為目的明確的歷史過程。就科學與生產、技術的相互關係來說，19世紀中葉是一個轉折時期，大體上可以說此前是生產→技術→科學的發展模式，而此後則是科學→技術→生產的模式。科學自身的邏輯發展與社會需求發展的交匯處往往是新科學的生長點。科學為求得其生存條件不得不以適應社會的主流價值觀為代價，而任何社會要想發揮科學的社會功能也不得不修改某些規範，以提供科學發展的社會條件。
1科學革命的時代及其廣泛的影響
嚴格意義上的科學產生在17世紀的歐洲，在溯源的意義上有古代科學說。在近代科學產生之前，在世界範圍內有三次科學發展的高峰期：古希臘科學、阿拉伯科學和中國科學。而產生在17世紀的近代科學的直接源頭是古希臘科學。
文藝復興、宗教改革和科學革命是開啟近代社會的三大潮流。文藝復興復活了古希臘科學，希臘語學家把他們不懂的科學著作譯成當時的流行語言，而與自然相接觸的工匠又注入使之脫胎換骨的新靈魂。希臘科學的三個傳統——數學傳統、邏輯傳統和實驗傳統，在理論思維和工匠實踐的相互作用中形成了新的科學範式。同時這種新範式也是在生機論、神秘主義和機械論三個古希臘思想變型支配的環境中，以機械論思想戰勝前兩者而形成的。
在文藝復興和自然主義影響下，一些出類拔粹的學者在經院之外建立學會，漠視天啟權威而訴諸理性探討真理，製造科學儀器，發展科學方法。經哥白尼（NicolausCopernicus，1473—1543）提出以太陽為中心的宇宙體系，布魯諾（GiordanoBruno，1548—1600）揭示其革命性的意義，克卜勒（JohannKepler，1571—1630）在觀測資料的基礎上完成太陽行星運動的設想，形成了與教義大相競庭的近代宇宙觀。而從伽利略（GalileoGalilei，1564—1645）的理想實驗方法到笛卡爾（RenéDescartes，1596—1650）的推理方法所開闢的「假說－演繹」傳統和從培根（FrancisBacon，1561—1626）的經驗主義方法到惠更斯（ChristaanHuygens，1629—1695）的實證方法所開闢的「實驗－歸納」傳統，在牛頓（IsaacNewton，1643—1727）手裡實現了綜合，從而又奠定了實驗科學方法論的基礎。這是所謂的「17世紀科學革命」的實質所在。作為科學革命的標誌性的科學成果是劍橋出身的牛頓的著作《自然哲學的數學原理》（1687年）和《光學》（1704年），哲學成果則是牛津出身的洛克（JohnLocke，1632—1704）的著作《人類理智論》（1690年），它們為確立科學與生產技術相結合的原理和方法，為科學技術的進一步發展奠定了基礎。作為一門全面研究運動的力學，不僅在整個自然科學裡居中心和基礎的地位，還導致哲學家也尋求用力學的術語表述自然界的運動，並以力學理論為基礎解釋世界。
科學革命不僅推進了自然理論的形成，也帶動了技術的發展。畢林格丘(VannoccioBiringuccio，1480—1538)的《火工術》（1540年）、阿哥裡格拉（GeorgiusAgricola，1494—1555）的《論金屬》（1556年）、貝遜（JacquesBesson，1540—1576）的《機械器具的劇場》（1578年）、拉美利（AgostinoRamelli，1530—1590）的《種種巧妙的機械》（1588年）、維蘭蒂歐（FaustusVeratius，1504—1573）的《新機械》（1617年）、斯特拉達（GiacomoStradaRosberg，生卒年不詳）的《風車、泵等發明的精巧設計》（1618年）、佐恩卡（VittorioZonca，1568—1602）的《機械和機構的新劇場》（1621年）等技術書的出版，對於推動技術發展無疑是有重要意義的。但為技術提供直接的科學原理更重要，而這方面的主要貢獻者是本迪梯（GiovanniBattistaBenedetti，1530—1590）、斯臺文（SimonSteven，1548—1620）和伽利略。
科學革命也是一場深刻的思想革命。首先受到衝擊的是基督教神學。萊布尼茨（GottfriedWilhelmLeibniz，1646—1716）和克拉克（SamuelClarke，1675—1729）之間關於科學與神學的論戰意味深長，斯賓諾莎（BenedictusSpinoza，1632—1677）著《神學政治論》（1670年）批判舊約聖經的革命性行動造成對神學的威脅。牛頓的機械論自然觀的影響也反映在斯密斯（AdamSmith，1723—1790）的經濟學著作《富國論》（1776年）和配第（WilliamPetty，1623—1687）的人口統計理論《政治算術》（1690年）中。文學和詩也不例外，笛卡爾和巴斯卡爾（BlaisePascal，1623—1662）明快簡潔的文筆導致新散文體在法、英、荷等國誕生，而詩人的想像力也被吸引到星界的大宇宙和人體小宇宙的比喻之中。
2技術機械化和人類理性化的世紀
18世紀由於牛頓科學思想和洛克哲學思想的傳播，英國發生了產業革命，法國爆發了政治革命，德國出現了哲學革命，從而形成「技術機械化和人類理性化」的偉大世紀。
英國的產業革命開始於1760年代，到1830年代開始向歐洲大陸和北美擴散。蒸汽機、焦炭、鐵和鋼是促成產業革命加速發展的四項主要因素。產業革命的顯著特徵是技術的機械化，決定性作用是動力的自動化，與此相關聯的是生產形態由家庭作坊到工廠體制的轉變。一般說來，這次產業革命不是科學的直接產物，許多技術發明是在經驗基礎上作出的，但並非同17世紀的科學毫無關係。特別是在蒸汽機的改進問題上，科學顯然是產業革命的一個組成部分。瓦特（JamesWatt，1736—1819）的旋轉蒸汽機專利（1781年）使蒸汽機成為通用原動機，而這一成就的取得是與他在格拉斯哥大學作機械師時學習了潛熱理論密切相關。17世紀科學革命的突破主要在「理解」的層面，而18世紀產業革命的突破主要在「實踐」層面。17世紀那些為探索自然規律和建立力學世界圖象做出巨大貢獻的科學家們很少直接有助於工程師，而18世紀的科學家們在一般力學原理公式化以後轉向細節問題的諸多研究成果，則直接有助於工程師。一些老牌大學，如劍橋大學和牛津大學，在推進技術創新方面的貢獻較少。走在產業革命潮流前頭的是愛丁堡大學和格拉斯哥大學。這裡培養了發明紡紗飛梭的凱伊（JohnKay，1704—1764）、發明煉鐵高爐的羅伯克（JohnRoebuck，1718—1794）和創立潛熱理論的化學家布拉克（JosephBlack，1728—1799），以及哲學家休謨（DavidHume，1711—1776）等推動產業革命前進的重要人物。產業革命是新技術向縱向和橫向擴散的過程。技術機械化的過程首先在紡織行業，由織布機到紡紗機，由毛紡到棉紡，由工具機到動力機。紡織機械化過程中，製造機器的材料和印染的需求促進了鋼鐵工業和化學工業的發展，而這些工業又要求增加作為動力燃料的煤炭的供應，對煤炭的需求又引起採掘和運輸業的技術改進。這一切促進了工業的集中，形成諸多新興工業城市。在技術擴散的進程中，不僅新興的學會作出了不可磨滅的貢獻，貴族、銀行家和商人們注意傾聽科學家、發明家和工程師的意見，並幫助他們實現其理想以及對實際解決緊迫問題所給予的獎勵，也都是對產業革命的貢獻。馬爾薩斯（ThomasRobertMalthus，1766—1834）在其《人口論》（1798年）中所擔心的人口增長饑饉由於產業革命而倖免。
法國市民階層的成熟要比英國約晚一個世紀。由於伏爾泰（Fracois-MariedeVoltaire，1694—1778）等人把牛頓科學和洛克哲學等英國人的進步思想引進法國，才在路易十四時代開始思想啟蒙運動。在這啟蒙運動中，把解放自然力的產業革命精神推廣到從民族解放到自我解放。這一方面產生尊重個人的文學和藝術，另一方面通過對自然的尊重和讚美達到了對自然多樣性的新認識。在自然科學領域，既形成了一批牛頓科學思想的信徒，又產生了一些超越力學自然觀的思想家。前者的工作完善了力學的一般原理，達朗伯（JeanLeRondLeD'Alembert，1717—1783）的《動力學論》（1743年）和拉格朗日（Joseph-LouisComtedoLagrange，1731—1813）《分析力學》（1788年）為其代表。後者的代表人物是受伏爾泰影響的布豐（GeorgeLouisLecleroComtedeBuffon，1707—1788）和狄德羅（DenisDiderot，1713—1784）。布豐通過自然史的研究，發現了自然的多樣性，並提出自然進化的思想。狄德羅在其《關於自然解釋的思想》（1753年）中就提出超越數學物理的實驗物理學思想。由他主編並且幾乎所有啟蒙思想家都參與執筆的《百科全書》（1751—1772年），把科學技術作為改善人類生活的基礎，闡明各門知識的相互關聯，探究其原理和起源，論說其社會功能。這套百科全書不僅成了革命的思想武器，其復興培根精神和重視實驗哲學的思想也成為18世紀下半葉科學思想的主要特徵，聲、光、電、熱的實驗研究逐漸展開。自然之火和理性之光，終於點燃了1789年的大革命。革命政府的科學政策根源於啟蒙思想家的思想。經過短期的小資產階級雅格賓黨專政時期（1792—1794年）的破壞以後，自由資產階級掌權的共和時期，進行了教育革命，建立高等師範學校和高等技術學校，科學院作為國立學士院也重新活動。這次教育改革的意義在於第一線科學家成為教授並使教學與實驗緊密結合，為近代工科教育樹立了典範。
德國的市民階層又比法國落後了近一個世紀。在法國資產階級想要打倒專制王朝時，德國統治者產生了緊迫感。柏林科學院成了腓特列大帝（Frederick，1733—1797）啟蒙文化政策的據點。作為開明專制政策的一環，招來莫泊丟（Pierre-LouisMoreaudeMaupertuis，1698—1759）、歐拉（LeonhardEuler，1707—1783）、伏爾泰和拉格朗日等牛頓主義者，從而使德國活躍起來。但是，與政治上完成市民革命的法國相反，德國生機論的哲學傳統與浪漫主義奇妙的結合，產生了超越力學自然觀的辯證法自然觀。最早想要超越力學自然觀的是康德（ImmanuelKant，1724—1804）和哥德（JohannWolfgangvonGoethe，1749—1830）。康德在《判斷力的批判》（1790年）中充滿企圖調和力學自然觀和目的論的搏鬥。哥德在其《植物的變態》（1790年）中從現實著手作超越力學自然觀的「理性的冒險」。承襲這一思想而建立自然哲學的是謝林（FridrichWilhelmJosephvonSchelling，1775—1854）。他從費希特（JohannGottiebFichte，1762—1814）那裡繼承了「自我和非我」的哲學辯證法思想，完成了自然的辯證法著作《自然哲學觀念》（1797年）和《論世界靈魂》（1798年）。他主張最初的東西不是物質本身，而是吸引和排斥這兩種力的統一所產生的東西。精神也是一樣，必須統一於更高級的同一性中，「自然是看得見的精神，精神是看不見的自然」。追求對抗的兩種力的統一的這種自然觀以兩極性和二元性為第一原理，把認識絕對統一作為究終目標。
3科學理論化和技術科學化的世紀
英國的產業革命、法國的政治革命和德國的哲學革命為19世紀科學技術的驚人發展創造了社會條件。19世紀最主要的科學成就是熱力學、電磁場理論、化學原子論和生物進化論。物理科學和生命科學都進入了理論科學的時期，技術成為「科學的」技術。從19世紀下半葉起，一些生產技術直接源於實驗室，另一些技術則源於科學原理。
熱力學的誕生是產業技術基礎原理的探求推動的，最好地體現出生產→技術→科學的關係模式。進入19世紀，蒸汽機成為主要原動機，到1800年，已約有500臺蒸汽機投入使用，它們的平均功率為15—16馬力。但由於缺乏充分的理論指導而不能合理地設計。法國科學家卡諾（Lazare-Nicolas-MargueriteCarnot，1796—1832）致力於提高蒸汽機的熱效率，發表了《關於火的動力及適於產生這種動力的發動機之考察》（1824年）。其後由邁耳（JohannJobiasMayer，1814—1878）、焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889）、湯姆孫（WilliamThomson，1824—1909）、克勞胥斯（RudollfClausius，1822—1888）等循著「統一力」的思想，建立了熱的能量理論——能量守恆和耗能定律，即熱力學第一定律和第二定律。亥姆霍茨（HermannvonHelmholtz，1821—1894）的工作把能量守恆定律納入力學的數學體系中。麥克斯韋（JamesClerkMaxwell，1831—1879）和玻耳茲曼（LudwigBoltzmann，1844—1906）又利用統計方法和機率的概念，在力學的基礎上解釋熱力學第二定律，導致吉布斯（JosiahWillardGibbs，1839—1903）完成了統計力學體系。另一方面，熱力學作為蒸汽機的理論基礎，不僅為蒸汽機的改進提供了指導，而且促進了汽輪機（1884年）和內燃機（1882年）的實用化。熱機作為原動機適用範圍不斷擴展，如蒸汽機車（1829年）、蒸汽卷揚機（1830年）、蒸汽錘（1839年）、蒸汽輪船（1839年）、汽車（1886年）等。到1880年400馬力的機組已司空見慣，1899年紐約地鐵已使用10000馬力的蒸汽機車。這些又表明了科學→技術→生產的關係模式。
與熱力學相反，電磁場理論是在電磁學實驗基礎上數學化發展起來的。在靜電測量的基礎上發現了電流（1791年）和發明了可實用的伏打電堆（1810年）以後，一系列的電磁定律被發現並提出了各種數學理論。由於法拉弟（MichaelFaraday，1791—1867）和麥克斯韋完成了電磁場理論，洛倫茲（AntoonHendrikLorentz，1853—1928）把電磁場和電粒子的概念綜合起來建立起電子論。電力和電訊方面的技術運用也應運而生。可實用的蓄電池（1859年）、可實用的發電機（1867年）、可實用的電動機（1873年）、電弧燈（1876年）、白熾燈（1879年）、第一個電力公司（1880年）、第一個電燈廠（1882年）、第一座水力發電廠（1882年）、第一座火力發電廠（1886年）由科學激勵的工程師們製造和建立起來。1880年代良好的發電機和電動機可供使用，電弧燈已為白熾燈取代。在電訊方面也是一樣，可實用的電報（1884年）、可實用的電話（1876年）、第一個電話交換臺（1879年）被製造出來。自動交換臺（1892年）和地下電纜（1903年）促進了電話的應用。這一切都表現了科學轉化為生產力的能力。
雖然拉瓦錫（Antoine-LaurentLavoisier，1743—1794）的燃燒學說（1777年）開啟了化學革命，但化學的大踏步的發展還是依靠道爾頓（JohnDalton，1766—1844）創立化學原子論而取得的。道爾頓在《組成大氣的幾種氣體或彈性流體的比例的實驗探究》（1802年）論文中提出化學原子學說並在《論水對氣體的吸收》（1803年）論文中發表了原子量表，阿佛加德羅（AmadeoAvogadro，1776—1856）提出分子假說（1811年），從而奠定了化學的原子－分子理論基礎。但這一思想直到坎尼札羅（StanislaoCannizzaro，1826—1910）重提（1860年）以後，原子－分子學說才開始得到普遍承認。此後，化學開始廣泛探討分子的組成、結構和變化規律，而物理學則著重研究作為整體的分子的運動規律。化學合成技術和物理化學技術在原子理論的指導下興起。隨著煤焦油中苯的發現（1843年），以苯胺為基礎合成苯胺紫、品紅、苯胺青、霍夫曼紫等染料的工作基本上是偶然的。自凱庫勒（FriedrichAugustKékulé，1829—1869）弄清苯的六角結構（1865年）之後，開始採用科學方法合成染料，威特（O.N.Witt，1853—1915）的發色團理論（1876年）使整個染料化學合成技術迅速發展起來。於是茜素（1868年）、靛紅（1870年）、靛蘭（1878年）先後被合成。在天然高分子物質利用方面，賽璐珞（1872年）、合成橡膠（1875年）、膠捲（1882年）、人造纖維（1884年）、人造絲（1892年）先後被發明。在物理化學技術方面，氨鹼法的工業化（1865年）、人造石墨的工業化（1891年）、炭化鈣的工業化（1895年）先後被實現。
就科學的社會影響來說，19世紀最有影響的科學理論是進化論。自1858年7月1日達爾文（CharlesRobertDarwin，1809—1882）和華萊士（AlfredRusselWallace，1823—1913）一起闡述了生物進化的理論，至今近150年來，沒有哪個科學理論比得上它對社會各個領域所產生的廣泛而深刻的影響。雖然進化的思想並不始自達爾文，康德的星雲說、布豐的《博物志》（1749—1786年）、拉馬克（JeanBaptistedeLamarck，1744—1829）的《動物哲學》（1809年）、賴爾（GilbertRyle，1797—1875）的《地質學原理》（1830—1833年）都不同程度地表達了生物進化的思想。但《物種起源》（1859年）以自然淘汰的理論說明生物進化，第一次使生物學成為科學。這個理論在世界觀方面的重大意義的第一個反映是與教會的衝突。儘管這本書有意不涉及人類的起源，還是在清教徒的發源地引起騷動。學術振興會主辦人威爾伯弗斯（WilliamWilber-force，1759—1833）大主教和赫胥黎（ThomasHenryHuxley，1825—1895）之間舉行了公開的辯論，還發生了反進化論者把動物園裡的猴子拉出來示威的行徑。但是這種抵抗是無力的。不但科學家接受它，不少哲學家也接受它，哲學家斯賓塞（HerbertSpencer，1820—1903）把生物進化推廣為整個自然進化的觀點，發表了他的系列進化哲學著作。達爾文關於「自然淘汰就是依靠生存競爭、適者生存」的說法常常被人曲解，用以為弱肉強食的侵略戰爭辯護。社會達爾文主義在中國卻有另一種理解，嚴復（1854—1921年）翻譯的赫胥黎的《天演論》（原著1894年，譯著1898年）成了資產階級革命家的思想武器。與進化論相關的是孟德爾（GregorJohannMendel，1822—1884）的遺傳學。他經過歷時8年的實驗寫成《關於植物的雜種實驗》（1865年），在達爾文學說的大潮中被淹沒而遭冷遇。20世紀初重新發現孟德爾關於遺傳的非連續性觀點，它的重要意義才被確認，並導致遺傳學的突飛猛進的發展。
4大科學和高技術的世紀
20世紀的科學技術是19世紀科學技術發展的繼續。這種發展的最初動力是科學內部實驗和理論的矛盾以及理論內部的邏輯不協調，從而產生了觀念的變革。這一變革的結果是量子論和相對論的誕生，它們作為20世紀科學基礎的地位已被公認。從科學與技術的關係來說，20世紀科學成為技術的先導，從技術與生產的關係而言，形成了經濟學意義上的「高技術」概念。
以經典物理為基礎的熱輻射理論和實驗的不一致，使普朗克（MaxKarlErnstLudwigPlanck，1858—1947）提出能量子的概念（1900年），繼而由愛因斯坦（AlbertEinstein，1879—1955）把它推廣到光而提出光量子理論（1905年），玻爾（NielsBohr，1885—1962）又把它運用於原子內部而提出原子的量子理論（1913年），經過海森伯（WernerKarlHeisenberg，1901—1976）和薛丁諤（1887—1961）等幾位科學家的工作，在1920年代發展成量子力學。致於相對論的誕生，洛倫茲和彭加勒（JuleHenriPoincaré，1854—1912）等人基於電磁場理論與以太漂移實驗相矛盾的諸多修正理論都未觸及問題的本質，愛因斯坦從牛頓力學和電磁場理論不協調而尋求統一的努力則獲得了成功。他發表的論文《論動體的電動學》（1905年）創立了相對論，它的進一步推廣是廣義相對論（1915年）。代表20世紀下半葉科學成就的五大模型：粒子物理的規範模型、宇宙學的熱爆炸模型、DNA雙螺旋模型、計算機馮諾依曼模型、地質構造的板塊模型，都直接或間接與量子論或相對論相關。1930年代以來，發展形成的粒子物理標準模型，是以量子力學和相對論結合而形成的量子場論為基礎的，沿四種相互作用（電磁相互作用、弱相互作用、強相互作用、引力相互作用）統一的研究綱領前進所獲得的階段成果。科學的現代宇宙學是愛因斯坦開創的，作為標準模型的熱爆炸宇宙模型，是以廣義相對論為基礎的，結合粒子物理學的主要結論提出種種修正版。在分子水平上研究生命的分子生物學，由於作為遺傳物質的DNA分子的雙螺旋結構模型發現（1953年）而取得重大突破。馮諾依曼（JohnvonNeumann，1903—1957）的存儲程序——邏輯推演模型是四代數字電子計算機的基礎。全球大地構造的板塊結構模型是在魏格納（1880—1936年）的大陸漂移說（1912年）的基礎上，在1960年代經地幔對流說、海底擴張說等階段創立的。它為探索固體地球的地球物理和全球地質學創造了一體化的研究綱領，引起了地質學的革命。
在科學的先導下，20世紀發展了五大尖端技術：核技術、航天技術、電子計算機技術、雷射技術和基因重組技術。核物理學和相對論質能關係式為核能利用奠定了理論基礎，原子彈（美國1945年）、氫彈（美國1952年）、核電站（蘇聯1954年）以及各種核輻照技術顯示了核技術的前景，核聚變能是最有希望的新能源。自第一個人造地球衛星上天（蘇聯1957年）以後，航天技術就成了大國技術競爭的一個重要領域。載人宇宙飛船繞地球一周（蘇聯1961年）、阿波羅登月成功（美國1969年）、載人太空梭試飛成功（美國1977年）等一系列重大進展，標示航天技術日趨成熟。自第一臺電子計算機誕生（美國1946年）到第一臺通用微型機出現（美國1971年）顯示電子計算機技術的長足發展；其硬體系統從電子管到電晶體再到集成電路和大規模集成，都是以物理學的理論和實驗成果為基礎的；其軟體系統的發展則是以數學和邏輯學為基礎的。電子計算機的發展的巨大意義在於，它將使得人的腦力機械化成為可能。愛因斯坦的光發射和吸收理論與固體物理學結合，導致第一臺雷射器——紅寶石雷射器誕生（1960年），接著有半導體雷射器（1963年）、氣體雷射器（1964年）、自由電子雷射器（1977年）等問世。良好光學性能使它們在加工、醫療、通信等許多領域廣泛應用。隨著分子生物學的進步，基因重組（1973年）的實現開闢了基因工程這一新技術領域的廣闊前景。它對於增進人類健康和食物不足可能提供最有力的手段。在藥物方面已成功地使大腸桿菌成為製造人分泌的生長激素釋放抑制因子的小工廠（1976年），實現了使大腸桿菌產生人的胰島素（1978年），外源基因安全轉移到患者體內（1989年），使人類基因治療成為可能。在農業方面運用基因導入創造新物種的探索可望有重大收穫。
現已近20世紀末，雖然人們一直在思考量子論和相對論之間的某些不協調，但並沒有人感到在科學的深層基礎會發生嚴重危機。現有成熟的科學理論的技術運用還遠未看到止境，科學原理與技術應用可能性的探討是科學的主流。近些年人們在議論著新技術革命的問題。如果把1760年代以蒸汽機的應用為標誌的技術變革稱作第一次技術革命，1870年代以來以電力應用為標誌的技術變革為第二次技術革命，那麼現在的新技術革命是第三次技術革命。人們幾乎普遍認為，以電子計算機技術、通訊技術和信息資源處理技術組成的信息技術，是第三次技術革命的標誌性技術。
5科學地理中心轉移和未來之路
綜觀近代科學500年的歷史，科學技術的發展在全球是不平衡的，科學文化的地理是變化的。該變化的顯著特點是科學地理中心的轉移現象：義大利→英國→法國→德國→美國。雖然還不能說這種轉移是「規律」，但無疑它是已存在的歷史事實。科學的地理中心出現在哪個國家或地區，是機遇和條件的巧合。科學發展的條件是多因素的，條件和機遇組合也是多樣的。義大利當時之所以會成為科學的中心，其與機遇相匹配的條件是文藝復興，而英國則是宗教改革，法國是政治革命，德國是哲學觀念的變革，美國體現在技術創新。如果科學的地理中心還將發生轉移，看來會發生，那麼分析這次轉移的機遇（即時機）和條件的可能特徵，將是任何國家科學戰略思考的首要問題。
科學發展地理中心轉移是以科學發現的周期性為背景的。數學模型計算與地理中心轉移周期的吻合加強了我們對科學發展周期性的認識。如果這種周期性確是一種規律性，那末可以用以推測未來。數學模型告訴我們的周期性至少有三種周期是可以考慮的，即80年左右的小周期、600年左右的中周期和5000年左右的長周期。我們所處的600年周期高峰剛過，但還有兩三個80年周期的越來越弱的小高峰期。而這個600年周期在5000年的周期中則處在走向頂峰的上坡階段，在200—300年內才達到它的高峰期。未來500年是前所未有的科學大發現的時期。把科學發展的這種前景與科學的現狀結合起來考慮，我們就會更深刻地理解科學發展的歷史性。
今日之科學已從所謂的「小科學」發展為大科學了，科學的社會形象發生了很大變化。科學作為國家的事業影響著社會生活的方方面面，人們從各個角度出發都想對科學加以控制。對科學的支助已不只是根據科學的內部和由科學內在邏輯導出的判別標準，而且還要依據科學之外的標準。支助某項研究的選擇通常要由一個價值體系來全面評判，它包括科學價值、技術價值和社會價值。這種選擇的判別標準是「價值論」的，它與只關心科學真理的「認識論」標準之不同在於，它還要求對兩個都是同樣真實的科學發現判斷出哪個更有價值。在這種情況下，科學的社會效果甚至連同它的生命力都取決於科學對其資源利用的程度、科學的目標和準則與社會需要結合的程度、科學面對社會需求的自我調節和應變能力。
認識邏輯的因素決定著一個學科或一個專業領域的內部結構或發展規律性，政策不能直接支配它們。但也並非外部目標僅影響科學社會對研究課題的選擇，它也影響到理論建構的一般方法論標準，並產生一種新的科學類型。由於學科際乃至文化際的研究，一種違反大多數科學家和哲學家之科學圖象的科學範式在悄悄滋長。與傳統理解的科學相比，它增加了四個極重要的新觀念。第一，傳統理解的科學主張只揭示能由任何科學家重複的知識，而這科學新類型則把不可再現的現象和行為視為科學探索的重要對象；第二，傳統理解的科學把科學的社會運用視為科學之外的社會問題，而這科學的新類型則是把它包括在科學探索的過程之中；第三，傳統理解的科學忽視價值因素或把它看得十分平淡，而這科學的新類型則把價值看作科學理性的重要因素，因而使科學理性除了邏輯理性、數學理性和實驗理性之外又增加了價值理性；第四，傳統理解的科學知識系統是不關涉自身的，而這科學的新類型的知識系統則要求有評價其自身的能力和方法。如果把科學的這種新類型視為科學的最基本的形式，那末傳統理解的科學則應被認為是受嚴格限制的、科學新類型的極限情況。
如果我們接受法國哲學家孔德（AugustComte，1743—1857）的「科學革命」的概念，即把科學的社會存在條件發生總體性變化稱作科學革命，那末第二次世界大戰以來科學所經歷的從小科學到大科學的轉變，也可以說是一次科學革命。這種悄悄的科學革命，對任何國家和地區都是同樣的機遇。究竟哪個國家和地區能夠成為下一個科學高峰的地理中心，取決於它為科學發展所提供的社會條件是否充分。
（本文轉自：《自然科學史研究》1997年第2期）
作者簡介：
董光璧，中國科學院自然科學史研究所。
本期責任編輯：張馨